杜 柯，李俊泓

（廣安職業(yè)技術(shù)學院，四川 廣安 638000）

焊接工業(yè)機器人實訓工作站構(gòu)建研究

杜 柯，李俊泓

（廣安職業(yè)技術(shù)學院，四川 廣安 638000）

工業(yè)機器人技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的運用越來越廣泛，必將成為未來智能制造的主流發(fā)展方向之一。就對接市場產(chǎn)業(yè)發(fā)展的職業(yè)教育院校而言，工業(yè)機器人技術(shù)也將成為機電類、自動控制類專業(yè)的新型發(fā)展方向。筆者借助自身所在院校專業(yè)辦學定位調(diào)整，大力發(fā)展工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)契機，對焊接工業(yè)機器人實訓工作站擬選用的型號、參數(shù)、實訓內(nèi)容及編程仿真軟件進行了深入研究，以求加快推進工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)焊接實訓項目的建設(shè)，從而提升專業(yè)辦學水平與實力。

焊接；工業(yè)機器人；工作站；構(gòu)建

工業(yè)機器人在現(xiàn)代制造業(yè)中將發(fā)揮越來越重要的作用，逐步替代人力進行繁雜、危險的勞動作業(yè)。在《中國制造2025》中，已將開發(fā)工業(yè)機器人作為了未來十年機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點。為適應社會發(fā)展，培養(yǎng)工業(yè)機器人應用型人才已迫在眉睫。工業(yè)機器人應用需進行多門學科的綜合運用，不僅要掌握基礎(chǔ)理論知識，還要具備實踐應用能力。立足于職業(yè)院校工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)建設(shè)和發(fā)展，結(jié)合焊接工種工作環(huán)境、工作條件對于勞動力限制造成的特殊工業(yè)要求，焊接工業(yè)機器人必將大量運用與推廣，掌握控制與維護技術(shù)的人才缺口也會隨之驟增，為培養(yǎng)適應區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需要的工業(yè)機器人技術(shù)領(lǐng)域高技能人才，筆者就焊接工業(yè)機器人實訓工作站構(gòu)建進行研究。

1 工作站型號及參數(shù)

焊接機器人工作站由1臺ABB工業(yè)機器人、焊接變位器工作臺和全數(shù)字焊機及配套焊槍、數(shù)字送絲機構(gòu)、自動清槍站組成，同時工作站可配套一間教學安全護欄或安全房，以及除塵設(shè)備，可以在實現(xiàn)教學時保證學生安全和良好的教學環(huán)境，工作站建設(shè)效果如圖 1所示。選型構(gòu)建焊接機器人工作站，設(shè)定通用性、實用性和安全性三大原則。

圖1 ABB焊接機器人工作站

通用性：采用市場占有率高、應用范圍廣的瑞士ABB公司生產(chǎn)的工業(yè)機器人，型號為IRB1410，該型號是針對弧焊應用最常用的型號，能夠保證學生學以致用并與實際市場接軌。

實用性：除了能實現(xiàn)焊接機器人系統(tǒng)構(gòu)成和搭建的實訓外，還包含了簡單平面焊接軌跡編程、空間焊接軌跡編程、與變位器配合復雜焊接軌跡編程、焊接軌跡離線編程仿真應用等高級技能訓練，能提高學生綜合實踐能力和就業(yè)競爭力。

安全性：優(yōu)化工作站設(shè)計和設(shè)備選型，采用滿足實訓要求的適當負載和實訓工作范圍的工業(yè)機器人，并不一味追求與實際應用一致，在保證功能完備和教學效果的前提下采用小尺寸、小功率設(shè)備，并配套多種安全裝置保證設(shè)備及人身安全。

2 焊接工業(yè)機器人工作站實訓內(nèi)容

通過ABB焊接機器人工作站，可以實現(xiàn)對焊接機器人系統(tǒng)的構(gòu)成和基本操作的教學，學習如何搭建焊接機器人系統(tǒng)和相關(guān)維護排錯技能、焊接軌跡在線示教編程、焊接軌跡在線語言編程、焊接軌跡離線編程，配合變位機工作臺實現(xiàn)復雜空間焊接軌跡應用，可在實現(xiàn)基本教學的基礎(chǔ)上完成更加綜合的教學內(nèi)容，同時該工作站配套有焊接機器人工作站實訓課程。

為方便使用ABB焊接機器人工作站進行教學工作，針對工業(yè)機器人的操作特點和工作站的組成，設(shè)計了初識焊接機器人、焊接機器人工作站系統(tǒng)集成、焊接機器人的基本操作、焊接機器人的示教編程案例等多項實訓任務，實現(xiàn)任務驅(qū)動式教學，讓學生在學習技能的過程中明確目標、在挑戰(zhàn)中完成學習。

3 焊接工業(yè)機器人工作站編程仿真軟件

隨著工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展，高精度、高性能、高智能工業(yè)機器人相繼問世，助其不斷地擴展應用領(lǐng)域。不同于簡單的物料搬運、碼垛應用，新興工業(yè)機器人應用需要更高精度軌跡和復雜工藝支持，導致了傳統(tǒng)示教編程和語言編程無法完全滿足，同時這兩種方法都要求在線操作和調(diào)試，工業(yè)機器人必須停機配合，致使生產(chǎn)線停產(chǎn)，造成企業(yè)損失。工業(yè)機器人離線編程仿真技術(shù)集成了計算機三維顯示技術(shù)、系統(tǒng)仿真技術(shù)、工業(yè)機器人離線編程技術(shù)、運動軌跡生成和優(yōu)化技術(shù)等核心技術(shù)，使得工業(yè)機器人獲得了更加強大的“大腦”，可以輕松應對復雜軌跡的高精度生成和復現(xiàn)，可以在計算機上完成軌跡設(shè)計、規(guī)劃、運動仿真、碰撞檢查、姿態(tài)優(yōu)化，最后直接生成工業(yè)機器人控制器所需的執(zhí)行運動代碼，同時還提供了方便的空間校準算法，縮短了工業(yè)機器人的停機調(diào)試時間，為工業(yè)機器人實現(xiàn)更廣泛的應用提供技術(shù)支撐。

筆者擬選用RobotArt軟件。該軟件充分考慮到應用特點，實現(xiàn)了功能最優(yōu)化、使用簡易化、界面人性化、操作統(tǒng)一化，將復雜的工業(yè)機器人離線編程仿真過程簡化為四步，如圖2所示。

圖2 RobotArt基本工作流程

該軟件的特點如下：

（1）RobotArt采用高效成熟的三維顯示內(nèi)核,可在軟件中建立工業(yè)機器人及其工作環(huán)境的三維模型；

（2）通過零件模型幾何特征或自繪空間曲線創(chuàng)建工業(yè)機器人運動軌跡；

（3）包含的高精度空間解算算法可反求出工業(yè)機器人各軸運動參數(shù)，并結(jié)合三維模型實現(xiàn)工業(yè)機器人實際運動仿真，實現(xiàn)碰撞檢查；

（4）提供了豐富的附加工具工藝包，可以實現(xiàn)工業(yè)機器人軌跡高級規(guī)劃調(diào)整、奇異點處理、工業(yè)機器人姿態(tài)自動優(yōu)化、軌跡附加工藝設(shè)置等；

（5）完成軌跡設(shè)計、規(guī)劃和優(yōu)化后，可一鍵自動生成該工業(yè)機器人所需要的程序代碼文件，導入控制器后直接執(zhí)行即可；

（6）提供了獨家誤差容錯算法，可徹底解決工業(yè)機器人系統(tǒng)內(nèi)存在的工具誤差、工件誤差、夾具誤差等問題，提高工業(yè)機器人應用精度；

（7）RobotArt支持ABB全系列工業(yè)機器人，如圖3所示。RobotArt軟件中集成了目前ABB公司推出的全系列工業(yè)機器人，從最小的IRB 120到最大的IRB系列，從最常用的IRB 1410到特殊應用的IRB 5600，都可以通過RobotArt完成離線編程仿真應用。

圖3 RobotArt支持ABB全系列工業(yè)機器人

在未來幾年中國機器人產(chǎn)業(yè)將迎來爆發(fā)期，工業(yè)機器人發(fā)展將有力支撐我國制造業(yè)升級換代。筆者對焊接工業(yè)機器人實訓工作站構(gòu)建的研究與實際建設(shè)，能有效提高工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)實訓條件，極大提升學生技術(shù)技能水平，激發(fā)與培養(yǎng)學習熱情、動手能力和創(chuàng)新能力。同時也希望研究成果能夠推廣應用到同類高職院校焊接工業(yè)機器人工作站的構(gòu)建。

［1］熊雋.工業(yè)機器人實訓室的建設(shè)與研究［J］.職業(yè)教育（下旬刊），2014，（8）:95-96.

［2］王田苗，陶永.我國工業(yè)機器人技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略［J］.機械工程學報，2014，50（9）:1-13.

杜柯（1989-），男，四川南充人，大學本科，助教，主要研究方向：機械設(shè)計制造。